@phdthesis{Nuwal2010,
  author    = {Nuwal, Nidhi},
  title     = {Optogenetic investigation of nervous system functions using walking behavior and genome wide transcript analysis of Synapsin and Sap47 mutants of Drosophila},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-51694},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {PART I Animals need to constantly evaluate their external environment in order to survive. In some cases the internal state of the animal changes to cope with it's surrounding. In our study we wanted to investigate the role of amines in modulating internal states of Drosophila. We have designed a behavioral paradigm where the flies are fixed in space but can walk on a small styrofoam ball suspended by a gentle stream of air. The walking activity of flies was used as behavioral readout. PART I Animals need to constantly evaluate their external environment in order to survive. In some cases the internal state of the animal changes to cope with it's surrounding. In our study we wanted to investigate the role of amines in modulating internal states of Drosophila. We have designed a behavioral paradigm where the flies are fixed in space but can walk on a small styrofoam ball suspended by a gentle stream of air. The walking activity of flies was used as behavioral readout. An operant training paradigm was established by coupling one of the walking directions to incidence of heat punishment. We observed that animals quickly realized the contingency of punishment with walking direction and avoided walking in the punished direction in the presence of punishment, but did not continue walking in the unpunished direction in the absence of the punishment. This would indicate that the flies do not form a memory for the punished direction or rapidly erase it under new conditions. On having established the paradigm with heat punishment we have attempted to activate selected subsets of neuronal populations of Drosophila while they were walking on the ball. The selective activation of neurons was achieved by expressing the light-activated ion channel channelrhodopsin-2 (ChR2) using the Gal4-UAS system and coupling the unidirectional walking of the animals on the ball with the incidence of blue light required to activate the channels and depolarize the neurons. The feasibility of this approach was tested by light-activating sugar sensitive gustatory receptor neurons expressing ChR2, we found that when the light was actuated the flies preferred to turn in one direction the optically "rewarded" direction. Next we similarly activated different subsets of aminergic neurons. We observed that in our setup animals avoided to turn in the direction which was coupled to activation of dopaminergic neurons indicating that release of dopamine is disliked by the animals. This is in accordance with associative learning experiments where dopamine is believed to underlie the formation of an association between a neutral conditioned stimulus with the aversive unconditioned stimulus. However, when we activated tyraminergic/octopaminergic neurons we did not observe any directional preference. The activation of dopaminergic and tyraminergic/octopaminergic neurons led to arousal of the animals indicating that we were indeed successful in activating those neurons. Also, the activation of serotonergic neurons did not have any effect on directional preference of the animals. With this newly established paradigm it will be interesting to find out if in insects like in mammals a reward mediating system exists and to test subsets of aminergic or peptidergic neurons that could possibly be involved in a reward signaling system which has not been detected in our study. Also, it would be interesting to localize neuropile regions that would be involved in mediating choice behavior in our paradigm. PART II In collaboration with S. Kneitz (IZKF Wuerzburg) and T. Nuwal we performed genome-wide expression analysis of two pre-synaptic mutants - Synapsin (Syn97) and Synapse associated protein of 47 kDa (Sap47156). The rationale behind these experiments was to identify genes that were up- or down-regulated due to these mutations. The microarray experiments provided us with several candidate genes some of which we have verified by qPCR. From our qPCR analysis we can conclude that out of the verified genes only Cirl transcripts seem to be reproducibly down regulated in Synapsin mutants. The Cirl gene codes for a calcium independent receptor for latrotoxin. Further qPCR experiments need to be performed to verify other candidate genes. The molecular interactions between CIRL and SYN or their genes should now be investigated in detail.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Knapek2010,
  author    = {Knapek, Stephan},
  title     = {Synapsin and Bruchpilot, two synaptic proteins underlying specific phases of olfactory aversive memory in Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-49726},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Memory is dynamic: shortly after acquisition it is susceptible to amnesic treatments, gets gradually consolidated, and becomes resistant to retrograde amnesia (McGaugh, 2000). Associative olfactory memory of the fruit fly Drosophila melanogaster also shows these features. After a single associative training where an odor is paired with electric shock (Quinn et al., 1974; Tully and Quinn, 1985), flies form an aversive odor memory that lasts for several hours, consisting of qualitatively different components. These components can be dissociated by mutations, their underlying neuronal circuitry and susceptibility to amnesic treatments (Dubnau and Tully, 1998; Isabel et al., 2004; Keene and Waddell, 2007; Masek and Heisenberg, 2008; Xia and Tully, 2007). A component that is susceptible to an amnesic treatment, i.e. anesthesia-sensitive memory (ASM), dominates early memory, but decays rapidly (Margulies et al., 2005; Quinn and Dudai, 1976). A consolidated anesthesia-resistant memory component (ARM) is built gradually within the following hours and lasts significantly longer (Margulies et al., 2005; Quinn and Dudai, 1976). I showed here that the establishment of ARM requires less intensity of shock reinforcement than ASM. ARM and ASM rely on different molecular and/or neuronal processes: ARM is selectively impaired in the radish mutant, whereas for example the amnesiac and rutabaga genes are specifically required for ASM (Dudai et al., 1988; Folkers et al., 1993; Isabel et al., 2004; Quinn and Dudai, 1976; Schwaerzel et al., 2007; Tully et al., 1994). The latter comprise the cAMP signaling pathway in the fly, with the PKA being its supposed major target (Levin et al., 1992). Here I showed that a synapsin null-mutant encoding the evolutionary conserved phosphoprotein Synapsin is selectively impaired in the labile ASM. Further experiments suggested Synapsin as a potential downstream effector of the cAMP/PKA cascade. Similar to my results, Synapsin plays a role for different learning tasks in vertebrates (Gitler et al., 2004; Silva et al., 1996). Also in Aplysia, PKA-dependent phosphorylation of Synapsin has been proposed to be involved in regulation of neurotransmitter release and short-term plasticity (Angers et al., 2002; Fiumara et al., 2004). Synapsin is associated with a reserve pool of vesicles at the presynapse and is required to maintain vesicle release specifically under sustained high frequency nerve stimulation (Akbergenova and Bykhovskaia, 2007; Li et al., 1995; Pieribone et al., 1995; Sun et al., 2006). In contrast, the requirement of Bruchpilot, which is homologous to the mammalian active zone proteins ELKS/CAST (Wagh et al., 2006), is most pronounced in immediate vesicle release (Kittel et al., 2006). Under repeated stimulation of a bruchpilot mutant motor neuron, immediate vesicle release is severely impaired whereas the following steady-state release is still possible (Kittel et al., 2006). In line with that, knockdown of the Bruchpilot protein causes impairment in clustering of Ca2+ channels to the active zones and a lack of electron-dense projections at presynaptic terminals (T-bars). Thus, less synaptic vesicles of the readily-releasable pool are accumulated to the release sites and their release probability is severely impaired (Kittel et al., 2006; Wagh et al., 2006). First, I showed that Bruchpilot is required for aversive olfactory memory and localized the requirement of Bruchpilot to the Kenyon cells of the mushroom body, the second-order olfactory interneurons in Drosophila. Furthermore, I demonstrated that Bruchpilot selectively functions for the consolidated anesthesia-resistant memory. Since Synapsin is specifically required for the labile anesthesia sensitive memory, different synaptic proteins can dissociate consolidated and labile components of olfactory memory and two different modes of neurotransmission (high- vs. low frequency dependent) might differentiate ASM and ARM.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Gruber2010,
  author    = {Gruber, Franz Andreas},
  title     = {Untersuchung zur Regulation der Expression des zuckerkonditionierten Verhaltens bei Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48802},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {In dieser Doktorarbeit habe ich die Regulation der Expression des zuckerbelohnten Verhaltens durch den F{\"u}tterungszustand bei Drosophila melanogaster untersucht. Die Fliegen k{\"o}nnen w{\"a}hrend einer Trainingsphase mit Hilfe einer Zuckerbelohnung auf einen bestimmten Duft konditioniert werden. Nach dem Training k{\"o}nnen die Fliegen dann auf das olfaktorische Ged{\"a}chtnis getestet werden. Die Bereitschaft das zuckerkonditionierte Ged{\"a}chtnis im Test zu zeigen wird vom F{\"u}tterungszustand kontrolliert, wie ich in {\"U}bereinstimmung mit den Ergebnissen fr{\"u}herer Arbeiten demonstrierte (Tempel et al. 1983; Gruber 2006; Krashes et al. 2008). Nur nicht gef{\"u}tterte Fliegen exprimieren das Ged{\"a}chtnis, w{\"a}hrend F{\"u}tterungen bis kurz vor dem Test eine reversibel supprimierende Wirkung haben. Einen {\"a}hnlichen regulatorischen Einfluss {\"u}bt der Futterentzug auch auf die Expression anderer futterbezogener Verhaltensweisen, wie z.B. die naive Zuckerpr{\"a}ferenz, aus. Nachdem ich den drastischen Einfluss des F{\"u}tterungszustands auf die Auspr{\"a}gung des zuckerkonditionierten Verhaltens gezeigt bzw. best{\"a}tigt hatte, habe ich nach verhaltensregulierenden Faktoren gesucht, die bei einer F{\"u}tterung die Ged{\"a}chtnisexpression unterdr{\"u}cken. Als m{\"o}gliche Kandidaten untersuchte ich Parameter, die zum Teil bereits bei verschiedenen futterbezogenen Verhaltensweisen unterschiedlicher Tierarten als „S{\"a}ttigungssignale" identifiziert worden waren (Marty et al. 2007; Powley and Phillips 2004; Havel 2001; Bernays and Chapman 1974; Simpson and Bernays 1983; Gelperin 1971a). Dabei stellte sich heraus, dass weder die „ern{\"a}hrende" Eigenschaft des Futters, noch ein durch Futteraufnahme bedingter Anstieg der internen Glukosekonzentration f{\"u}r die Suppression des zuckerkonditionierten Ged{\"a}chtnisses notwendig sind. Die Unterdr{\"u}ckung der Ged{\"a}chtnisexpression kann auch nicht durch Unterschiede in den aufgenommenen Futtermengen, die als verhaltensinhibitorische Dehnungssignale des Verdauungstrakts wirken k{\"o}nnten, oder mit der St{\"a}rke des s{\"u}ßen Geschmacks erkl{\"a}rt werden. Die Suppression des zuckerbelohnten Verhaltens folgte den Konzentrationen der gef{\"u}tterten Substanzen und war unabh{\"a}ngig von deren chemischen Spezifit{\"a}t. Deshalb wird die Osmolarit{\"a}t des aufgenommenen Futters als ein entscheidender Faktor f{\"u}r die Unterdr{\"u}ckung der zuckerkonditionierten Ged{\"a}chtnisexpression angenommen. Weil nur inkorporierte Substanzen einen Unterdr{\"u}ckungseffekt hatten, wird ein osmolarit{\"a}tsdetektierender Mechanismus im K{\"o}rper 67 postuliert, wahrscheinlich im Verdauungstrakt und/oder der H{\"a}molymphe. Die H{\"a}molymphosmolarit{\"a}t ist als „S{\"a}ttigungssignal" bei einigen wirbellosen Tieren bereits nachgewiesen worden (Bernays and Chapman 1974; Simpson and Raubenheimer 1993; Gelperin 1971a; Phifer and Prior 1985). Deshalb habe ich mit Hilfe genetischer Methoden und ohne die Fliegen zu f{\"u}ttern, versucht {\"u}ber einen k{\"u}nstlich induzierten Anstieg der Trehaloseund Lipidkonzentrationen die Osmolarit{\"a}t der H{\"a}molymphe in Drosophila zu erh{\"o}hen. Eine solche konzentrationserh{\"o}hende Wirkung f{\"u}r Lipide und die Trehalose, dem Hauptblutzucker der Insekten, ist bereits f{\"u}r das adipokinetische Hormon (AKH), das von Zellen der Corpora cardiaca exprimiert wird, nachgewiesen worden (Kim and Rulifson 2004; Lee and Park 2004; Isabel et al. 2005). Es stellte sich heraus, dass die k{\"u}nstliche Stimulierung AKH-produzierender Neurone das zuckerkonditionierten Verhalten tempor{\"a}r, reversible und selektiv unterdr{\"u}ckt. Gleiche Behandlungen hatten keinen Effekt auf ein aversiv konditioniertes olfaktorisches Ged{\"a}chtnis oder ein naives Zuckerpr{\"a}ferenzverhalten. Wie aus dieser Arbeit hervorgeht, stellt wahrscheinlich die Osmolarit{\"a}t des Verdauungstrakts und der H{\"a}molymphe oder nur der H{\"a}molymphe ein physiologisches Korrelat zum F{\"u}tterungszustand dar und wirkt als unterdr{\"u}ckendes Signal. Dass F{\"u}tterungen das zuckerkonditionierte Verhalten und die Zuckerpr{\"a}ferenz supprimieren, die k{\"u}nstliche Stimulation AKH-produzierender Zellen aber selektiv nur die zuckerbelohnte Ged{\"a}chtnisexpression unterdr{\"u}ckt, deutet auf mindestens zwei unterschiedliche „S{\"a}ttigungssignalwege" hin. Außerdem macht es deutlich wie uneinheitlich futterbezogene Verhaltensweisen, wie das zuckerbelohnte Verhalten und die naive Zuckerpr{\"a}ferenz, reguliert werden.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Triphan2009,
  author    = {Triphan, Tilman},
  title     = {The Central Control of Gap Climbing Behaviour in Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-43666},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {In this work, a behavioural analysis of different mutants of the fruit fly Drosophila melanogaster has been carried out. Primarily, the gap climbing behaviour (Pick \& Strauss, 2005) has been assayed as it lends itself for the investigation of decision making processes and the neuronal basis of adaptive behaviour. Furthermore it shows how basic motor actions can be combined into a complex motor behaviour. Thanks to the neurogenetic methods, Drosophila melanogaster has become an ideal study object for neurobiological questions. Two different modules of climbing control have been examined in detail. For the decision making, the mutant climbing sisyphus was analysed. While wild-type flies adapt the initiation of climbing behaviour to the width of the gap and the probability for a successful transition. climbing sisyphus flies initiate climbing behaviour even at clearly insurmountable gap widths. The climbing success itself is not improved in comparison to the wild-type siblings. The mutant climbing sisyphus is a rare example of a hyperactive mutant besides many mutants that show a reduced activity. Basic capabilities in vision have been tested in an optomotor and a distance-estimation paradigm. Since they are not affected, a defect in decision making is most probably the cause of this behavioural aberration. A second module of climbing control is keeping up orientation towards the opposite side of the gap during the execution of climbing behaviour. Mutants with a structural defect in the protocerebral bridge show abnormal climbing behaviour. During the climbing attempt, the longitudinal body axis does not necessarily point into the direction of the opposite side. Instead, many climbing events are initiated at the side edge of the walking block into the void and have no chance to ever succeed. The analysed mutants are not blind. In one of the mutants, tay bridge1 (tay1) a partial rescue attempt used to map the function in the brain succeeded such that the state of the bridge was restored. That way, a visual targeting mechanism has been activated, allowing the flies to target the opposite side. When the visibility of the opposing side was reduced, the rescued flies went back to a tay1 level of directional scatter. The results are in accord with the idea that the bridge is a central constituent of the visual targeting mechanism. The tay1 mutant was also analysed in other behavioural paradigms. A reduction in walking speed and walking activity in this mutant could be rescued by the expression of UAS-tay under the control of the 007Y-GAL4 driver line, which concomitantly restores the structure of the protocerebral bridge. The separation of bridge functions from functions of other parts of the brain of tay1 was accomplished by rescuing the reduced optomotor compensation in tay1 by the mb247-GAL4>UAS-tay driver. While still having a tay1-like protocerebral bridge, mb247-GAL4 rescue flies are able to compensate at wild-type levels. An intact compensation is not depended on the tay expression in the mushroom bodies, as mushroom body ablated flies with a tay1 background and expression of UAS-tay under the control of mb247-GAL4 show wild-type behaviour as well. The most likely substrate for the function are currently unidentified neurons in the fan-shaped body, that can be stained with 007Y-GAL4 and mb247-GAL4 as well.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bertolucci2008,
  author    = {Bertolucci, Franco},
  title     = {Operant and classical learning in Drosophila melanogaster: the ignorant gene (ign)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-33984},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {One of the major challenges in neuroscience is to understand the neuronal processes that underlie learning and memory. For example, what biochemical pathways underlie the coincidence detection between stimuli during classical conditioning, or between an action and its consequences during operant conditioning? In which neural substructures is this information stored? How similar are the pathways mediating these two types of associative learning and at which level do they diverge? The fly Drosophila melanogaster is an appropriate model organism to address these questions due to the availability of suitable learning paradigms and neurogenetic tools. It permits an extensive study of the functional role of the gene S6KII which in Drosophila had been found to be differentially involved in classical and operant conditioning (Bertolucci, 2002; Putz et al., 2004). Genomic rescue experiments showed that olfactory conditioning in the Tully machine, a paradigm for Pavlovian olfactory conditioning, depends on the presence of an intact S6KII gene. This rescue was successfully performed on both the null mutant and a partial deletion, suggesting that the removal of the phosphorylating unit of the kinase was the main cause of the functional defect. The GAL4/UAS system was used to achieve temporal and spatial control of S6KII expression. It was shown that expression of the kinase during the adult stage was essential for the rescue. This finding ruled out a developmental origin of the mutant learning phenotype. Furthermore, targeted spatial rescue of S6KII revealed a requirement in the mushroom bodies and excluded other brain structures like the median bundle, the antennal lobes and the central complex. This pattern is very similar to the one previously identified with the rutabaga mutant (Zars et al., 2000). Experiments with the double mutant rut, ign58-1 suggest that both rutabaga and S6KII operate in the same signalling pathway. Previous studies had already shown that deviating results from operant and classical conditioning point to different roles for S6KII in the two types of learning (Bertolucci, 2002; Putz, 2002). This conclusion was further strengthened by the defective performance of the transgenic lines in place learning and their normal behavior in olfactory conditioning. A novel type of learning experiment, called "idle experiment", was designed. It is based on the conditioning of the walking activity and represents a purely operant task, overcoming some of the limitations of the "standard" heat-box experiment, a place learning paradigm. The novel nature of the idle experiment allowed exploring "learned helplessness" in flies, unveiling astonishing similarities to more complex organisms such as rats, mice and humans. Learned helplessness in Drosophila is found only in females and is sensitive to antidepressants.},
  subject      = {Klassische Konditionierung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Porps2008,
  author    = {Porps, Patrick},
  title     = {Erh{\"o}hte Lebenserwartung und Resistenz gegen{\"u}ber oxidativem Stress in Maus-Prion-Protein (PrP)-exprimierenden Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36171},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {{\"U}bertragbare spongiforme Enzephalopathien (TSE) wie Scrapie beim Schaf, die bovine spongiforme Enzephalopathie (BSE) beim Rind oder die Creutzfeldt-Jakob-Krankheit (CJD) beim Menschen sind fortschreitende neurodegenerative Erkrankungen, die nach langer Inkubationszeit zum Tod f{\"u}hren. Die protein only-Hypothese besagt, dass das infekti{\"o}se Agens „Prion" teilweise oder vollst{\"a}ndig aus dem zellul{\"a}ren Prion-Protein (PrPC) besteht und nach Infektion des Organismus die Konversion von PrPC in die pathogene Isoform (PrPSc) verursacht. Die der Krankheit zugrunde liegenden neuropathologischen Mechanismen und die physiologische Funktion von PrPC sind bisher unbekannt. Es wurden jedoch eine neuroprotektive Funktion oder eine m{\"o}gliche Rolle im Zusammenhang mit der oxidativen Stress Hom{\"o}ostase postuliert. In dieser Arbeit wurden transgene Drosophila melanogaster-Linien als Modell zur Untersuchung der Funktion von PrPC etabliert. Unter Verwendung des Expressionssystems UAS/GAL4 exprimierten die Fliegen entweder wildtypisches PrP (wt-PrP) oder eine trunkierte, krankheits-assoziierte Mutante PrP\&\#916;32-134 (tr-PrP), der die potentielle neuroprotektive Octarepeat-Dom{\"a}ne entfernt wurde. Wt-PrP transgene Fliegen zeigten nach Vergleich mit Kontrolllinien eine signifikante, um 20\% erh{\"o}hte allgemeine Lebenserwartung. Obwohl die Expression von tr-PrP in Drosophila zu keinen nachweisbaren neuropathologischen Ver{\"a}nderungen f{\"u}hrte, wurde die Lebensspanne um 8\% reduziert. Ko-Expression von wt-PrP und tr-PrP konnte diesen Effekt nicht komplementieren, was eine chronische Toxizit{\"a}t der trunkierten Form nahelegt, die in diesem Zusammenhang der Neuroprotektion {\"u}bergeordnet ist. Da Lebenserwartung und Stressresistenz eng miteinander korrelieren, wurden die Fliegen den reaktiven Sauerstoffspezies Wasserstoffperoxid, Sauerstoff und Paraquat ausgesetzt, um auf drei unabh{\"a}ngigen Wegen oxidativen Stress zu induzieren. In der Tat vermittelt wt-PrP eine signifikante Stressresistenz, wohingegen tr-PrP-exprimierende Tiere eine normale Anf{\"a}lligkeit offenbarten, die jedoch teilweise durch Ko-Expression beider PrP-Formen komplementiert werden konnte. Hier erscheint die protektive Funktion von wt-PrP der Toxizit{\"a}t der Deletionsmutante {\"u}bergeordnet zu sein. Diese Daten belegen eine wichtige Funktion des Prion-Proteins bez{\"u}glich der Abwehr von oxidativem Stress. Essentiell ist dabei die Kupfer-bindende Octarepeat-Dom{\"a}ne, durch die m{\"o}glicherweise Fenton-{\"a}hnliche Reaktionen, die bei der Sauerstoff-Radikalsynthese eine wichtige Rolle spielen, inhibiert werden k{\"o}nnten. Konsistent damit ist die Beobachtung des Verlusts der erworbenen Stressresistenz nach Expression der Octarepeat-losen Mutante tr-PrP und die signifikante Reduktion der Lebenserwartung {\"u}ber einen bislang unaufgekl{\"a}rten Mechanismus. Das Drosophila PrP-Modell bietet die M{\"o}glichkeit, die physiologische Funktion von PrP detailliert zu untersuchen. Außerdem ist die Identifizierung unbekannter PrP-Interaktionspartner erm{\"o}glicht, um Signaltransduktionswege des PrP und die zugrunde liegenden neurodegenerativen Mechanismen aufzukl{\"a}ren.},
  subject      = {Prion},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Michels2008,
  author    = {Michels, Birgit},
  title     = {Towards localizing the Synapsin-dependent olfactory memory trace in the brain of larval Drosophila},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-36338},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Animals need to adapt and modify their behaviour according to a changing environment. In particular, the ability to learn about rewarding or punishing events is crucial for survival. One key process that underlies such learning are modifications of the synaptic connection between nerve cells. This Thesis is concerned with the genetic determinants of such plasticity, and with the site of these modifications along the sensory-to-motor loops in Drosophila olfactory learning. I contributed to the development and detailed parametric description of an olfactory associative learning paradigm in larval fruit flies (Chapter I.1.). The robustness of this learning assay, together with a set of transgenic Drosophila strains established during this Thesis, enabled me to study the role for Synapsin, a presynaptic phosphoprotein likely involved in synaptic plasticity, in this form of learning (Chapter I.2.), and to investigate the cellular site of the corresponding Synapsin-dependent memory trace (Chapter I.3.). These data provide the first comprehensive account to-date of the neurogenetic bases of learning in larval Drosophila. The role for Synapsin was also analyzed with regard to pain-relief learning in adult fruit flies (Chapter II.1.); that is, if an odour precedes an electric shock during training, flies subsequently avoid that odour ('punishment learning'), whereas presentation of the odour upon the cessation of shock subsequently leads to approach towards the odour ('relief larning'). Such pain-relief learning was also the central topic of a study concerning the white gene (Chapter II.2.), which as we report does affect pain-relief as well as punishment learning in adult flies, but leaves larval odour-food learning unaffected. These studies regarding pain-relief learning provide the very first hints, in any experimental system, concerning the genetic determinants of this form of learning.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Voeller2009,
  author    = {V{\"o}ller, Thomas},
  title     = {Visualisierung und Manipulation neuronaler Aktivit{\"a}ten im Gehirn von Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35589},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {In dieser Arbeit wurden zwei Techniken zur Analyse der Funktion diverser Neuronen in Drosophila melanogaster angewendet. Im ersten Teil wurde mittels in-vivo Calcium Imaging Technik unter Verwendung des Calciumsensors Cameleon neuronale Aktivit{\"a}t entlang des olfaktorischen Signalweges registriert. Hierbei wurde die neuronale Repr{\"a}sentation der Duftidentit{\"a}t und der Duftintensit{\"a}t untersucht. In Bezug auf diese Fragestellung wurde die Datenverarbeitung und Datenanalyse weiterentwickelt und standardisiert. Die Experimente f{\"u}hrten zu dem Ergebnis, dass duftspezifische Aktivit{\"a}tsmuster auf der Ebene des Antennallobus sehr gut unterscheidbar sind. Manche Aktivit{\"a}tsmuster der pr{\"a}sentierten D{\"u}fte zeigten interessanterweise einen hohen {\"A}hnlichkeitsgrad, wohingegen andere un{\"a}hnlich waren. In h{\"o}heren Gehirnzentren wie den Orten der terminalen Aborisationen der Projektionsneurone oder den Pilzk{\"o}rper Kenyonzellen liegt eine starke Variabilit{\"a}t der duftevozierten Aktivit{\"a}tsmuster vor, was generelle Interpretationen unm{\"o}glich macht und h{\"o}chstens Vergleiche innerhalb eines Individuums zul{\"a}sst. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Calciumsignale in den Rezeptorneuronen sowie pr{\"a}- und postsynaptisch in den Projektionsneuronen bei Erh{\"o}hung der Konzentration der verschiedenen pr{\"a}sentierten D{\"u}fte {\"u}ber einen Bereich von mindestens drei Gr{\"o}ßenordnungen ansteigen. In den Kenyonzellen des Pilzk{\"o}rper-Calyx und der Pilzk{\"o}rper-Loben ist diese Konzentrationsabh{\"a}ngigkeit weniger deutlich ausgepr{\"a}gt und im Falle der Loben nur f{\"u}r bestimmte D{\"u}fte detektierbar. Eine Best{\"a}tigung des postulierten „sparsed code" der Duftpr{\"a}sentation in den Pilzk{\"o}rpern konnte in dieser Arbeit nicht erbracht werden, was m{\"o}glicherweise daran liegt, dass eine Einzelzellaufl{\"o}sung mit der verwendeten Technik nicht erreicht werden kann. Im zweiten Teil dieser Arbeit sollte durch die Nutzung des lichtabh{\"a}ngigen Kationenkanals Channelrhodopsin-2 der Frage nachgegangen werden, ob bestimmte modulatorische Neurone die verst{\"a}rkenden Eigenschaften eines bestrafenden oder belohnenden Stimulus vermitteln. Die lichtinduzierte Aktivierung von Channelrhodopsin-2 exprimierenden dopaminergen Neuronen als Ersatz f{\"u}r einen aversiven Reiz f{\"u}hrte bei einer olfaktorischen Konditionierung bei Larven zur Bildung eines aversiven assoziativen Ged{\"a}chtnisses. Im Gegensatz dazu induzierte die Aktivierung von Channelrhodopsin-2 in oktopaminergen/tyraminergen Neuronen als Ersatz f{\"u}r einen appetitiven Reiz ein appetitives assoziatives Ged{\"a}chtnis. Diese Ergebnisse zeigen, dass dopaminerge Neurone bei Larven aversives Duftlernen, oktopaminerge/tyraminerge Neurone dagegen appetitives Duftlernen induzieren.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Franz2009,
  author    = {Franz, Mirjam},
  title     = {Analyse der Hangover Funktion w{\"a}hrend der Entwicklung von Ethanol-induziertem Verhalten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35591},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Entwicklung von Ethanoltoleranz ist ein Indikator f{\"u}r eine m{\"o}gliche Abh{\"a}ngigkeit von Alkohol. Der genaue molekulare Mechanismus der Ethanoltoleranzentwicklung ist jedoch nicht bekannt. Drosophila erm{\"o}glicht die molekulare und ph{\"a}notypische Untersuchung von verschiedenen Mutanten mit ver{\"a}nderter Toleranz und kann so zu einem besseren Verst{\"a}ndnis beitragen. Die hangAE10 Mutante entwickelt eine reduzierte Ethanoltoleranz, wobei dieser Ph{\"a}notyp auf Defekte in der zellul{\"a}ren Stressantwort zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. F{\"u}r ein besseres Verst{\"a}ndnis, in welchen molekularen Mechanismen bzw. Signalwegen HANG wirkt, wurde die Funktion des Proteins auf zellul{\"a}rer Ebene analysiert und m{\"o}gliche Zielgene charakterisiert. Die auff{\"a}llige Proteinstruktur von HANG spricht f{\"u}r eine Interaktion mit Nukleins{\"a}uren. Immunhistochemische Analysen von ektopisch exprimiertem Hangover Protein ergaben, dass dieses nicht mit der DNA co-lokalisiert und auch nicht an polyt{\"a}nen Chromosomen nachgewiesen werden kann. Die ektopische Expression von HANG in Speicheldr{\"u}senzellen zeigte eine punktf{\"o}rmige Verteilung des Proteins innerhalb des Zellkerns. Dieses punktf{\"o}rmige Expressionsmuster wird h{\"a}ufig in RNA-bindenden Proteinen gefunden. Deshalb wurden Co-Lokalisationsstudien von HANG mit Markern f{\"u}r RNAmodifizierende Proteine durchgef{\"u}hrt. Dabei wurde keine Interaktion mit verschiedenen Markerproteinen des Spleißapparates gefunden. Mithilfe von in vitro Experimenten konnte aber die Bindung von RNA an bestimmten Hangover Proteinbereichen nachgewiesen werden Diese Ergebnisse legen nahe, dass HANG eine RNA-regulierende Funktion hat. In einem cDNA Microarray Experiment wurde das Gen dunce als m{\"o}gliches Zielgen von Hangover identifiziert. Das Gen dunce kodiert f{\"u}r eine Phosphodiesterase, welche spezifisch cAMP hydrolysiert. Zur Best{\"a}tigung der cDNA Microarray Experimente wurden die dnc Transkriptunterschiede in Wildtyp und hangAE10 Mutante mithilfe von semiquantitativer RT-PCR f{\"u}r jede der vier Gruppen untersucht. Dabei konnte eine Reduktion der dncRMRA-Transkriptgruppe in hangAE10 Mutanten nachgewiesen werden. Aufgrund dieser Ergebnisse wurde die dncRMRA -spezifische dnc\&\#916;143 Mutante hergestellt und auf Verhaltensebene analysiert. Die Experimente zeigten, dass sowohl dnc1, als auch die dnc\&\#916;143 Mutante eine reduzierte Ethanoltoleranz und Defekte in der zellul{\"a}ren Stressantwort aufweisen. F{\"u}r die Rettung der reduzierten Toleranz von hangAE10 und dnc\&\#916;143 in dncRMRA-spezifischen Neuronen wurde die dncRMRA Promotor- GAL4 Linie hergestellt. Die reduzierte Ethanoltoleranz der dnc\&\#916;143 Mutanten konnte {\"u}ber die Expression von UAS-dnc mit der dncRMRA-GAL4 Linie auf Wildtyp Level gerettet werden. Die reduzierte Toleranz der hangAE10 Mutante konnte mithilfe derselben GAL4 Linie verbessert werden. Dies beweist, dass in beiden Mutanten dieselben Zellen f{\"u}r die Entwicklung von Ethanoltoleranz ben{\"o}tigt werden und sie wahrscheinlich in der gleichen Signaltransduktionskaskade eine Funktion haben. Aufgrund der Anf{\"a}lligkeit der UAS/ GAL4 Systems gegen{\"u}ber Hitze war es außerdem nicht m{\"o}glich die Defekte der zellul{\"a}ren Stressantwort von dnc\&\#916;143 bzw. hangAE10 Fliegen zu retten. Die Rettung der reduzierten Ethanoltoleranz der dcn\&\#916;143 Mutante f{\"u}hrte außerdem zu der Vermutung, dass die cAMP Regulation eine wichtige Funktion bei der Ethanoltoleranzentwicklung hat. {\"U}ber die Expression von cAMP-regulierenden Proteinen in dncRMRA-spezifischen Neuronen wurde der Einfluss von cAMP bei Ethanol-induziertem Verhalten {\"u}berpr{\"u}ft. Bei der {\"U}berexpression von dunce und rutabaga konnte weder eine Ver{\"a}nderung f{\"u}r die Ethanolsensitivit{\"a}t, noch f{\"u}r die Toleranzentwicklung festgestellt werden. Eine Erkl{\"a}rung hierf{\"u}r w{\"a}re, dass Ver{\"a}nderungen in der cAMP Konzentration {\"u}ber R{\"u}ckkopplungsmechanismen zwischen Dunce und Rutabaga ausgeglichen werden k{\"o}nnen. F{\"u}r eine genauere Aussage m{\"u}sste jedoch die cAMP Konzentration in diesen Fliegen gemessen werden. Die {\"U}berexpression von pka- in dncRMRA spezifischen Zellen f{\"u}hrt zu einer erh{\"o}hten Ethanolresistenz. Das bedeutet, dass die Modulation der cAMP Konzentration durch dunce und rutabaga in dncRMRA spezifischen Zellen keinen Einfluss auf Ethanol-induziertes Verhalten hat, wohingegen die St{\"a}rke der cAMP vermittelten Signalverarbeitung {\"u}ber die cAMP-abh{\"a}ngige PKA zu Ver{\"a}nderungen im Verhalten f{\"u}hrt. F{\"u}r Mutanten des cAMP Signalweges ist außerdem bekannt, dass sie Defekte im olfaktorischen Lernen bzw. Ged{\"a}chtnis aufweisen. Deshalb wurden die dnc\&\#916;143, dnc1 und hangAE10 Mutanten in diesem Paradigma getestet. Sowohl dnc1, als auch dnc\&\#916;143 Fliegen zeigten einen reduzierten Performance Index f{\"u}r das zwei und 30 Minuten Ged{\"a}chtnis. Nach 180 Minuten verhielten sich die dnc\&\#916;143 Mutanten nicht mehr unterschiedlich zum Wildtyp, die dnc1 Mutante zeigte jedoch immer noch eine Reduktion des Performance Index im Vergleich zur Kontrolle. Demnach ist in dnc\&\#916;143 Mutanten nur das Kurzzeitged{\"a}chtnis betroffen, wohingegen hangAE10 Mutanten keine Reduktion des Performance Index f{\"u}r das olfaktorische Kurzzeitged{\"a}chtnis aufweisen. Die unterschiedlichen Ergebnisse der beiden Mutanten in der Ged{\"a}chtnisentwicklung deuten außerdem daraufhin, dass Lernen und Ged{\"a}chtnis in dnc\&\#916;143 und hangAE10 Mutanten von der Toleranzentwicklung unabh{\"a}ngig {\"u}ber unterschiedliche cAMP-abh{\"a}ngige Signaltransduktionskaskaden reguliert werden.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mentzel2008,
  author    = {Mentzel, Benjamin Tobias},
  title     = {Biochemische und ph{\"a}notypische Untersuchungen zur Funktion der p21-aktivierten Kinase DPAK3 in Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-30290},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Gegenstand dieser Arbeit ist das Drosophila melanogaster Protein DPAK3, ein Vertreter der hochkonservierten Familie der p21-aktivierten Kinasen (PAK). DPAK3 und seine Homologen aus anderen Insektenarten und C. elegans k{\"o}nnen aufgrund eines Vergleichs der Proteinsequenz und struktureller Merkmale in eine eigenen Untergruppe 1* innerhalb der Gruppe 1 der PAK-Proteine eingeordnet werden. Das Genom von Drosophila kodiert noch f{\"u}r zwei weitere PAK-Proteine, das zur Gruppe 1 geh{\"o}rende DPAK1 und das Gruppe 2 PAK-Protein Mbt. Wie die klassischen Gruppe 1 PAK-Proteine bildet DPAK3 im inaktiven Zustand Dimere. DPAK3 interagiert mit den GTP-gebundenen Formen der RhoGTPasen Rac1, Rac2 und Cdc42. Durch die Bindung dieser Proteine geht DPAK3 aus dem dimeren in den monomeren Zustand {\"u}ber und seine Kinaseaktivit{\"a}t wird durch diese Bindung gesteigert. DPAK3 ist f{\"u}r die Ausbildung der korrekten Morphologie kultivierter Drosophila Zellen erforderlich und beeinflußt die Regulation des Aktinzytoskeletts. Weiterhin konnte CK2beta, die regulatorische Untereinheit der Casein Kinase 2, als neuer Regulator von p21-aktivierten Kinasen identifiziert werden. Das Genom von Drosophila besitzt drei Transkriptionseinheiten, die f{\"u}r CK2beta', CK2betatestes und f{\"u}nf verschiedene Isoformen von CK2beta kodieren. Eine vergleichende Analyse zeigt, daß alle CK2beta-Proteine mit DPAK1, DPAK3 und in geringerem Maß auch mit Mbt interagieren und in der Lage sind, die Aktivit{\"a}t der PAK-Proteine in vitro zu hemmen. Die Bindung von CK2beta an DPAK3 wird, wie bei allen anderen Serin- / Threoninkinasen, die bisher als Interaktionspartner von CK2beta identifiziert wurden, {\"u}ber die Kinasedom{\"a}ne von DPAK3 vermittelt. Die Bildung des aus zwei katalytischen CK2a und zwei CK2beta Untereinheiten bestehenden CK2-Holoenzyms h{\"a}ngt von der F{\"a}higkeit von CK2beta ab, Dimere zu bilden. Es konnte gezeigt werden, daß die Bildung eines b-b Dimers f{\"u}r die Interaktion mit und Regulation von DPAK3 nicht erforderlich ist. In vivo wurden die bisher bekannten Dpak3 Allele untersucht, wobei kein gesichertes Nullallel identifiziert werden konnte. Durch enzymatisch katalysierte Rekombination wurde eine neue Deletion hergestellt, die das komplette Leseraster von Dpak3 entfernt. Mit Hilfe von genetischen Mosaiken wurde die Rolle von DPAK3 in der Augenentwicklung untersucht. Durch den Verlust der Genfunktion von Dpak3 wird die Ausbildung der korrekten Struktur der Komplexaugen nur leicht beeintr{\"a}chtigt. Bei der Analyse einer Dpak1 Mutante wurde dasselbe Ergebnis erzielt. Gleichzeitiger Verlust der Genfunktion von Dpak1 und Dpak3 hingegen f{\"u}hrt zu massiven strukturellen Defekten. DPAK1 und DPAK3 erf{\"u}llen somit zumindest teilweise redundante Funktionen in der Augenentwicklung. Es wird Gegenstand zuk{\"u}nftiger Studien sein m{\"u}ssen, die gemeinsamen und getrennten Funktionen dieser PAK-Proteine in Drosophila aufzukl{\"a}ren.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}